【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超疏水自清洁绝缘涂层，尤其是一种用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂料及涂层。
技术介绍
1、在正常情况下，电流按照设计的要求在指定的导体内流动。如果由于某些原因，一部分电流离开了指定的导体在原来不应有电流的导体内流动，这部分电流就叫做杂散电流。如果金属构件中本来应当没有电流的，但在金属构件表面的某一区域有杂散电流从介质进入了金属构件，它必将在金属构件表面的另一区域离开金属构件回到介质，当杂散电流离开金属构件(电子导体相)而进入介质(离子导体相)时，对于金属构件的这一表面区域来说，是阳极电流，加速金属的阳极溶解，造成杂散电流引起的“腐蚀”破坏。杂散电流主要来源于直流电气化铁路、直流电解设备接地极、阴极保护系统中的阳极地床等。杂散电流腐蚀集中产生在电阻小、易放电的局部位置，如涂层破损、剥落的缺陷部位、尖角边棱凸出处。
2、以我国地铁运行系统的供电方式为直流牵引供电系统为例，实际上由于轨道系统不能做到完全绝缘，小部分的电流泄漏到土壤中形成杂散电流。不同的机车运行时间、土壤电解质环境以及牵引电流的大小会造成泄露到土壤中的杂散电流强度有所区别。由于土壤中还埋设许多金属管道，而且土壤具有一定的导电性。杂散电流泄漏到土壤中后，会对土壤中埋设的天然气管道、城市自来水管道等金属结构产生电化学腐蚀，长期的电化学腐蚀会对埋地管道造成很大的破坏。杂散电流会对电力交通系统附近的结构造成不可避免的腐蚀，尤其是在直流城市轨道交通中，因此，开展杂散电流的防护刻不容缓。
3、现有的杂散电流防护手段包括防腐涂料的开发，石墨接地法，
技术实现思路
1、针对现有的抗杂散电流涂料存在的固化缓慢，涂层与基体的结合力较差，对杂散电流防护能力较差的问题，本专利技术提供一种用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂料及对应的涂层。
2、本专利技术提供的用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂料，包括以下重量份比例的组分：乙酸乙酯20-60份、改性镍颗粒1-5份、聚脲3-5份、聚脲固化剂7-11份、聚二甲基硅氧烷1-4份、聚二甲基硅氧烷固化剂0.1-0.4份。
3、其中，所述改性镍颗粒的制备方法如下：
4、在无水乙醇与氨水的混合液中加入1h，1h，2h，2h-全氟癸基三乙氧基硅烷和硅酸四乙酯，搅拌1-5min后加入粒径1-5μm的镍颗粒，在室温25℃条件下进行水解反应1-3h，然后离心分离，干燥，得到低表面能修饰的微米镍颗粒，即改性镍颗粒。优选的一种制备方法：使用20-40ml无水乙醇以及5-12ml氨水加入烧杯中，搅拌均匀以后，加入0.5-1.0ml的1h，1h，2h，2h-全氟癸基三乙氧基硅烷和0.2-0.8ml的硅酸四乙酯，搅拌1-5min以后，加入粒径为20-50nm的镍颗粒进行水解反应1-3h，然后采用离心机在转速为4000-6000rpm进行离心分离，然后50-90℃，干燥20-60min，得到低表面能修饰的微米镍颗粒，即改性镍颗粒。
5、优选的是，所述改性镍颗粒与乙酸乙酯的用量重量比为1：10。
6、优选的是，所述聚脲与聚脲固化剂的用量重量比为1：2。所述聚二甲基硅氧烷与聚二甲基硅氧烷固化剂的用量重量比为10：1。
7、所述超疏水绝缘涂料的制备方法如下：首先将改性镍颗粒加入乙酸乙酯中搅拌20-40min使其均匀分散；然后加入聚脲和聚脲固化剂，搅拌均匀后再加入聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷固化剂，将所有混合物充分搅拌5-10min使其交联充分，得到涂料。
8、将所述涂料喷涂到金属基体表面，室温环境下静置20-30min进行固化，然后采用磁体对含涂层的基体进行磁化处理，使其中的改性镍颗粒具有磁性，得到用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂层。
9、所述金属基体可以是钢制基体，喷涂前对钢制基体进行预处理，预处理包括依次进行的打磨除锈、喷丸强化、超声清洗除杂、烘干四个步骤。首先将钢钢制基体利用金相砂纸打磨除锈，然后利用喷丸强化技术，使用铸钢丸ash230和陶瓷丸azb300分别在0.1-0.4mpa和0.1-0.3mpa的压力下进行喷丸强化处理，处理时间为5-10min。用高速的微小弹丸轰击q235钢表面，进行喷丸强化。喷丸强化可预防零部件弯曲疲劳，提高构件表面强度、抗应力腐蚀能力，由于高速弹丸不断的轰击表面，导致钢材表面产生微小塑性变形，压应力增加，拉应力减小，能有效预防微裂纹的产生，并且这种微小塑性变形的产生，为涂料与基体的结合提供了“机械互锁”的能力，能提高涂层与基体的结合力，不易脱落，增加涂料的使用寿命。
10、预处理以后，将涂料转移到0.3-1mm口径的喷枪中，在约0.5-0.7mpa的压力下，离钢制基体10-40cm的距离均匀的喷涂到表面。将样品放置到室温环境下进行固化处理，约20-30min即可表干，然后采用强磁体磁化涂层中的微米镍颗粒，使涂层与基体之间通过一定的磁力结合，增强结合力。得到这种能适应地铁服役环境的抗杂散电流的快速固化超疏水自清洁绝缘涂层。
11、与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
12、(1)本专利技术利用聚脲作为主要的粘结剂，利用聚脲快速固化的功能性，结合经低表面能改性的镍微米颗粒构筑微凸体表面结构，设计出能应用于地铁杂散电流防护的能快速固化的超疏水自清洁绝缘涂料，该涂料可进一步采用强磁体使其中的微米镍颗粒具有一定磁性，从而增强结合力以及超疏水结构的稳定性。
13、(2)聚脲是由氰酸酯和氨基聚合生成，分子链段由硬段和软段交替连接，玻璃化温度较低的软段柔顺性好，形成基本相，玻璃化温度较高的硬段在氢键的作用下形成硬相，起到物理交联和增强填料的作用。聚脲具有快速凝固的特性，而且机械性能优异，绝缘性好，对湿度和温度不敏感，可以在-28℃条件下施工。本专利技术正是利用这一特性，结合表面微结构设计，制备了这种能应用于地铁杂散电流的快速固化超疏水绝缘涂料。对于地铁环境来说，一般湿度＞90％，温度基本在10℃左右，这对涂料的可施工性有着极大的挑战，一方面施工周期长，成本较高；第二方面是无法做到快速固化导致涂料无法满足施工单位要求，并且涂料在长时间的固化时间中，极容易被破坏，导致涂层失去保护价值。
14、(3)镍颗粒表面由于暴露在空气中，在水解反应时，表面的nio金属氧化物生成一定的羟基，通过与1h，1h，2h，2h-全氟癸基三乙氧基硅烷接枝，形成低表面能修饰的微米镍颗粒，具有长c-f键，能够产生优异的憎水性能，而且镍能表现出铁磁性，它可以被磁化成永磁体，将其应用在涂层中，能在一定程度上利用磁力吸附在钢轨表面，增强结合力。
15、(4)抗杂散电流主要有两方面，一个是自清洁性能，一个是绝缘本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂料，其特征在于，包括以下重量份比例的组分：乙酸乙酯20-60份、改性镍颗粒1-5份、聚脲3-5份、聚脲固化剂7-11份、聚二甲基硅氧烷1-4份、聚二甲基硅氧烷固化剂0.1-0.4份；
2.如权利要求1所述的用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂料，其特征在于，所述改性镍颗粒与乙酸乙酯的用量重量比为1：10。
3.如权利要求1所述的用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂料，其特征在于，所述聚脲与聚脲固化剂的用量重量比为1：2。
4.如权利要求1所述的用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂料，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷与聚二甲基硅氧烷固化剂的用量重量比为10：1。
5.如权利要求1所述的用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂料，其特征在于，制备方法如下：首先将改性镍颗粒加入乙酸乙酯中搅拌20-40min使其均匀分散；然后加入聚脲和聚脲固化剂，聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷固化剂，将所有混合物充分搅拌5-10min使其交联充分，得到涂料。
6.一种用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂层，其特征在于，采用权利要求1-5任意一
7.如权利要求6所述的用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂层，其特征在于，制备方法如下：
8.如权利要求7所述的用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂层，其特征在于，所述金属基体为钢制基体，喷涂前对钢制基体进行预处理，预处理包括依次进行的打磨除锈、喷丸强化、超声清洗除杂、烘干四个步骤。
9.如权利要求8所述的用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂层，其特征在于，首先将钢钢制基体利用金相砂纸打磨除锈，然后利用喷丸强化技术，使用铸钢丸ASH230和陶瓷丸AZB300分别在0.1-0.4MPa和0.1-0.3Mpa的压力下进行喷丸强化处理，处理时间为5-10min。
...【技术特征摘要】
1.一种用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂料，其特征在于，包括以下重量份比例的组分：乙酸乙酯20-60份、改性镍颗粒1-5份、聚脲3-5份、聚脲固化剂7-11份、聚二甲基硅氧烷1-4份、聚二甲基硅氧烷固化剂0.1-0.4份；
2.如权利要求1所述的用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂料，其特征在于，所述改性镍颗粒与乙酸乙酯的用量重量比为1：10。
3.如权利要求1所述的用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂料，其特征在于，所述聚脲与聚脲固化剂的用量重量比为1：2。
4.如权利要求1所述的用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂料，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷与聚二甲基硅氧烷固化剂的用量重量比为10：1。
5.如权利要求1所述的用于地铁杂散电流的超疏水绝缘涂料，其特征在于，制备方法如下：首先将改性镍颗粒加入乙酸乙酯中搅拌20-40min使其均匀分散；然后加入聚脲和聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊小强，张意涵，蔡猛，李文，朱旻昊，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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